[發明專利]一種尺寸可控的氣凝膠球及其制備方法和應用在審
| 申請號： | 202011436069.0 | 申請日： | 2020-12-10 |
| 公開（公告）號： | CN112551494A | 公開（公告）日： | 2021-03-26 |
| 發明（設計）人： | 么依民;孫蓉;曾小亮;任琳琳;張濤;許建斌 | 申請（專利權）人： | 中國科學院深圳先進技術研究院 |
| 主分類號： | C01B21/064 | 分類號： | C01B21/064;C01B32/956;C01F7/02;C01G9/02;B01J13/00 |
| 代理公司： | 北京市誠輝律師事務所 11430 | 代理人： | 范盈 |
| 地址： | 518055 廣東省深圳*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 尺寸 可控 凝膠 及其 制備 方法 應用 | ||
1.一種尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一、將填料、粘度調節劑、鹽與水按照質量比1：(0.05～0.2)：(0.025～0.05)：(5～50)進行混合處理，得到功能化的填料漿料；
步驟二、將所述功能化的填料漿料放入電噴處理裝置，通過收集裝置收集得到直徑可控的填料漿料液滴；
步驟三、將所述直徑可控的填料漿料液滴滴入低溫制冷介質，進行冷凍處理形成冰凍混合物，并將所述冰凍混合物進行冷凍干燥處理，得到氣凝膠球前驅體；
步驟四、將所述氣凝膠球前驅體進行第一、第二燒結熱處理，得到氣凝膠球。
2.根據權利要求1所述的尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于：所述填料為不與水在常溫下發生化學反應的任一種物質，優選的，所述填料包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、石墨烯；
優選的，所述填料的外觀形貌為顆粒、線狀或者片狀的任意一種或多種；所述填料的粒徑為50nm～100μm。
3.根據權利要求1所述的尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于：所述粘度調節劑為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素或羥乙基纖維素中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于：所述鹽為氯化鈉、硫酸鈉、氯化鉀、硫酸鉀或硝酸鉀中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于：所述的混合處理采用的是行星攪拌機攪拌，行星攪拌機的轉速為20～80rpm，時間為0.2～5h。
6.根據權利要求1所述的尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于：所述填料漿料噴射端與收集裝置之間的距離為10～50cm，填料漿料噴射端與收集裝置之間的電壓差為2～25kV，漿料液滴的直徑為9μm～2.7mm；
優選的，所述電噴處理裝置配備有自動推進裝置，推進速率為0.1～10cm/min。
7.根據權利要求1所述的尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于：所述低溫制冷介質為液氮或液氦中的至少一種；
優選的，所述冷凍處理為將填料漿料液滴滴落在低溫制冷介質表面，從而引發連續的自組裝成型過程，冷凍時間為2～30s；
優選的，所述冷凍干燥處理的真空度為-15Pa～-50Pa，冷凍溫度為-45℃～20℃，冷凍時間為2h～6h。
8.根據權利要求1所述的尺寸可控的氣凝膠球的制備方法，其特征在于：所述第一燒結溫度為350℃～400℃，燒結時間為4h～6h；所述第二燒結溫度為800℃～1800℃，燒結時間為6h～12h。
9.一種氣凝膠球，其特征在于：所述氣凝膠球是由權利要求1-8任意一項所述的制備方法制備得到，所述氣凝膠球的比表面積為50m2/g～250m2/g，所述氣凝膠球的密度為20mg/cm3～200mg/cm3，所述氣凝膠球的孔隙率為74％～96％，所述氣凝膠球的直徑為10μm～3.0mm。
10.如權利要求9所述的氣凝膠球在環境保護、能源儲存、復合材料、軍事及航天領域中的應用。
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